浦项制铁hyrex工艺“剑指”碳中和
导读： 本报记者 杨悦 “浦项制铁计...
杨悦
“浦项制铁计划到2050年实现炼钢业务的碳中和，基于流化床反应器的HyREX工艺就是我们实现自身碳中和目标的关键。”9月5日上午，在河北崇礼召开的2023年氢冶金国际研讨会上，浦项制铁低碳排放钢制造研发中心负责人、高级副总裁申明钧向与会专家、学者阐述了浦项制铁的碳中和目标，并重点介绍了该公司目前围绕氢冶金开发的HyREX工艺。
申明钧介绍，浦项制铁计划逐步对高炉—转炉生产流程进行改造，到2030年初进一步加快绿色转型步伐，提升电弧炉产能，并将HyREX工艺应用到钢厂，从而替代部分高炉产能。到2050年，HyREX工艺和电弧炉相结合的生产方式将全面替代浦项制铁现有的高炉—转炉生产方式，同时还将配备CCUS（二氧化碳捕集、利用与封存）工艺。“我们将根据未来发展实际情况，适时对包括氢气储运等在内的具体规划做出调整。因此，有一些高炉或许会被保留下来。”他说。
HyREX工艺究竟有何优势？“HyREX工艺于2018年开始研发，是一种基于流化床反应器的氢还原铁工艺。该工艺以氢气为还原剂，将铁矿粉直接还原为海绵铁，然后用电熔炉将其熔化为熔融金属。”申明钧介绍，HyREX工艺是在浦项制铁目前正在运行的FINEX技术基础之上进一步创新开发的。在HyREX工艺中，浦项制铁采用电熔炉来熔化高金属化率的直接还原铁并生产钢水。目前，浦项制铁进行了大量的实验室规模测试，并计划建设中型试验设施，以进一步改善电熔炉的性能。此外，该工艺不需要经过烧结和焦化过程，可以直接将铁矿石和非焦煤以粉末形式使用，具有较大的成本优势。
“在韩国，我们所用的高品位铁矿石长期依赖海外进口，原料成本比较高。采用HyREX工艺，我们就可以直接使用低品位原料，降低了对于进口高品位铁矿石的依赖程度，成本也由此降低。此外，我们将此前FINEX技术中采用的熔融气化炉更改为电炉，并使用纯绿氢作为还原剂。在日后可再生能源电力与绿氢供应稳定的前提下，HyREX工艺拥有较大的商业化潜力。”申明钧向《中国冶金报》讲道，“基于流化床反应器的氢还原铁工艺或许将成为日后氢冶金领域的主流技术方向之一。”
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据《中国冶金报》在研讨会上获悉，高炉富氢冶炼是海外企业研究氢冶金的主要方向之一。目前，国际上比较典型的3项技术如下：
一是日本制铁开发的COURSE50低碳炼铁技术。该技术用氢置换部分煤粉和焦炭以减少高炉二氧化碳排放，并使用化学吸收法和物理吸附法对高炉中的二氧化碳进行分离和回收。今年2月份，日本制铁决定启动该技术在高炉中的试验，并在12立方米试验高炉中研究开发加强版的Super-COURSE50技术。据了解，待Super-COURSE50技术开发到一定程度之后，日本制铁计划放弃使用高炉设备，转为使用其他生产设备进行氢还原铁的技术开发。
二是由瑞典LKAB公司于2007年试验完成的高炉炉顶煤气循环技术。该技术也是氢基高炉工艺领域的重要组成部分。该工艺采用氧气鼓风，并应用VSPA技术将高炉炉顶煤气脱除二氧化碳后返回高炉利用。该工艺于2007年在瑞典LKAB公司的试验高炉中完成了连续7周的试验。结果表明，在喷煤比为170千克／吨铁的条件下，焦比由400千克／吨铁～405千克／吨铁降至260千克／吨铁～265千克／吨铁，碳耗降低了24%，炉顶煤气循环率达到90%以上，氢气循环率达到98%。
三是蒂森克虏伯（下称蒂森）的tkH2Steel技术。该技术将氢气替代煤粉进行高炉喷吹。蒂森于2019年成功将氢气通过一个风口注入到了杜伊斯堡钢厂的9号高炉内，验证了喷吹纯氢低碳冶炼技术的可行性。此后，蒂森计划将氢气的使用范围扩大至上述高炉的全部28个风口，并计划在其位于杜伊斯堡地区的3座高炉中全部使用氢气，最终实现减少19%～20%二氧化碳排放的目标。
《中国冶金报》（2023年09月15日 02版二版）
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